大学无机元素化学考试重点.pdf

元素化学重点内容 元素化学元素化学 一、物质的俗称一、物质的俗称 1、胆矾(蓝矾) CuSO4 5H2O 2、绿矾 FeSO4 7H2O 3、红矾(红矾钾)K2Cr2O7 4、红矾钠 Na2Cr2O7 2H2O 5、皓矾 ZnSO4 7H2O 6、明矾 K2SO4 Al2(SO4)3 24H2O 7、重晶石 BaSO4 8、天青石 SrSO4 9、铵矾(NH4)2SO4 Al2(SO4) 24H2O 10、智利硝石(钠硝石)NaNO3 11、冰晶石 Na3AlF6 12、铬矾 K2SO4 Cr2(SO4)3 24H2O 13、白云石 CaCO3 MgCO3 14、萤石 CaF2 15、光卤石 KCI MgCl2 6H2O 16、独居石 LnPO4 18、电石 CaC2 17、方解石(石灰石，大理石，白 垩)CaCO3 19、橄榄石 Mg2SiO4 20、金红石 TiO2 21、泻盐 MgSO4 7H2O 22、赤血盐 K3Fe(CN)6 23、黄血盐 K4Fe(CN)6 24、摩尔盐(NH4)2Fe(SO4)2 6H2O 25、格氏盐(NaPO3)x 26、蔡斯盐 KPtCl3(C2H4) 27、保险粉 Na2S2O4 2H2O 28、立德粉 BaSO4 ZnS 29、元明粉 Na2SO4 30、铅白 2PbCO3 Pb(OH)2 31、锌白 ZnO 32、钛白 TiO2 33、钡白 BaSO4 34、铬绿 Cr2O3 35、雄黄 As2S3 36、雌黄 As4S4 37、普鲁士蓝 Fe 4Fe(CN)6 38、膝氏蓝 Fe 4Fe(CN)6 39、铅丹 (红丹)Pb3O4 40、金刚砂 SiC 41、晨砂 HgS 42、刚玉 a-Al2O3 43、大苏打(海波)Na2S2O3 5H2O 44、小苏打 NaHCO3 45、苏打 Na2CO3 46、生石膏 CaSO4 2H2O 47、熟石膏 2CaSO4 H2O 48、升汞 HgCl2 49、甘汞 Hg2Cl2 50、砒霜 As2O3 51、密陀僧(黄丹) PbO 52、芒硝 Na2SO4 10H2O 53、灰锰氧 KMnO4 54、绿柱石 BeO Al2O3 6SiO2 55、镉黄 CdS 56、铬黄 PbCrO4 57、铁红 Fe2O3 58、铅糖 Pb(Ac)2 3H2O 59、孔雀石 Cu2(OH)2CO3 60、泡花碱 (水玻璃)Na2O nSiO2 二、物质的颜色二、物质的颜色 1离子的颜色 （1）无色离子 NH4+；卤离子 X-；拟卤离子 CN-；SCN-；OCN-；碱金属离于 M+；碱土金属离子 M2+； 非金属含氧酸根离子 m n RO； 中心离子具有 d0、d10结构的 A13+、Zn2+、Ag+、Cd2+、Hg2+、Sc3+、Ti4+、Sn4+、Sn2+、Pb2+等的水合离子以及Al(OH)4-、 AlF63-、HgI42-、HgCl42-、Zn(H2O)42+、Zn(NH3)42+、Zn(OH)42-、Cu(NH3)2+、Cd(NH3)42+、Ag(NH3)2+、Ag(CN)2-、 Ag(S2O3)23-、Zn(CN)42-、AuCl2-、SiF64-等配离子。 弱场配体形成的分裂能小的配离子：FeF63- （2）有色离子 MnO4-(紫红)，MnO42-(绿)，Mn2+ (淡红)； Cu(NH3)42+(深蓝)，Cu(H2O)42+ (蓝)，CuCl4-(黄)； CrO42-(黄)，Cr2O72-(橙红)，Cr(H2O)63+(紫)，Cr(H2O)5Cl2+(淡绿)，Cr(H2O)4Cl2+(暗绿)，Cr2+(蓝)，CrO2-(绿)； Fe(H2O)63+(淡紫)，Fe(H2O)62+(绿)，Fe(NCS)n3-n(血红)，FeO42-(紫红)，Fe(CN)63-(红)，Fe(CN)64-(黄)； Co(NH3)62+(黄)，Co(NH3)63+(橙黄)，Co(CN)64-(红)，Co(CNS)42- (蓝)， Co(H2O)62+(粉红)； Ni(H2O)6(绿)，Ni(NH3)63+(蓝紫)，Ni(CN)42- (黄)，Ni(CNS)42- (亮绿)、 VO2+(黄)，VO2+(蓝)，V3+(绿)，V2+(紫)； Ti3+(紫)、Ti2+(褐)； 2卤化物 AgCl(白)，AgBr(淡黄)，AgI(黄)，CuI (白)，CuCl2(棕黄)； Hg2C12(白)，HgI2(红)；I3-(棕黄) CoCl2(蓝)，CoCl2 6H2O (蓝)，Co(CN)2(红)； PbCl2(白)，PbBr2(淡黄)，PbI2(黄) NiCl2 7H2O(绿)，NiCl2(黄褐)；FeCl3 6H2O(黄棕) 3氧化物 Na2O2(黄)；K2O(淡黄) V2O5(红棕)，Cr2O3(绿)，CrO3(红)，CrO5(蓝)；MnO2(黑)； FeO(黑)，Fe2O3 (砖红)，Fe3O4(黑)；CoO(灰绿)，NiO(暗绿)，Co2O3(黑)，Ni2O3 (黑) I2O5(白)，ClO2(g 黄，l 红)； PbO2(棕黑), PbO(红，黄)，Pb3O4(红)， CuO(黑)，Cu2O(暗红)；Ag2O(暗棕)；ZnO(白)；CdO(棕灰)；HgO(黄色或红)。 4氢氧化物 Mg(OH)2(白)，Al(OH)3(白)，Cr(OH)3(灰蓝)，Fe(OH)(白)，Fe(OH)3(红棕)； Cu(OH)2(浅蓝)，Ni(OH)2(绿)，Ni(OH)3(黑)，Co(OH)2(粉红)，Co(OH)3(棕)， Zn(OH)2(白)，Pb(OH)2(白)， Sn(OH)2(白)，Sn(OH)4(白)，Mn(OH)2(白)、MnO(OH)2(棕)。 5、硫化物 CuS(黑)、PbS(黑)、CdS(黄)、Bi2S3(黑)、HgS(黑)、As2S3(黄)、As2S5(黄)、Sb2S3(橙红)、Sb2S5(橙红)、SnS(褐)、SnS2(黄)、 FeS(黑)、Fe2S3(黑)、MnS(肉红)、ZnS(白)、CoS(黑)、NiS(黑)、Ag2S(黑)、GeS(红)、GeS2(白)。 6、焰色 Li Na K Rb Cs Li Ca Sr Ba Cu B 红 黄 紫 紫红 紫红 红 橙红 洋红 黄绿 绿色 浅绿 7、单质 F2(g 淡黄)，Cl2(g 黄绿)，Br2(1 红棕)，I2(g 紫色，s 紫黑。I2在极性溶剂中呈黄色至棕色，在非极性溶中呈紫红色)，Cu(紫 红)，Ag(白)，Au(黄)，白磷(白或黄色)、红磷(暗红)、S(淡黄)。 8、其他化合物 O2+PtF6-(深红)，CuSO4(白)，CuSO4 5H2O(蓝)，K4Fe(CN)6(黄)，K3Fe(CN)6(红)，Fe4Fe (CN)6 (蓝)，Cu2Fe(CN)6 (红褐)，Ag2CrO4(砖红)，CaCrO4(黄)，SrCrO4(黄)，BaCrO4(黄)、PbCrO4(黄)，MnCO3(淡玫瑰)，Mn3(PO4) (白)， Ag3PO4(黄)、 Ag2P2O7(白)， AgPO3(白)， HgNH2Cl(白)， BaFeO4 H2O(红棕)，K3Co(NO2)6 (黄)，CaC2O4(白)，CaCO3(白)， SrCO3(白)，BaCO3(白)，MnCO3(白)，MnCO3(白)， MgNH4PO4(白)， 六羟基锑(v)酸钠 NaSb(OH)6 (白)， 高氯酸钾 KClO4(白)， 酒石酸氢钾 KHC4H4O6(白)， 氯铂酸钾 K4PtCl6 (淡 黄)，钴亚硝酸钠钾 K2NaCo(NO2)6(亮黄) ，四苯硼酸钾 KB(C6H5)4 (白)。AgNO2(浅黄色) 注：1)物质产生颜色的原因 配合物的颜色是由于发生 d-d 跃迁、f-f 跃迁引起的，其中心离于的分裂能越大，吸收光的波长越短，反射光的波长越 长，颜色越浅。反之，颜色越深。如：Cu(H2O)42+为淡蓝色，Cu(NH3)42+为深蓝色。 其他化合物的颜色是由电荷迁移跃迁引起的，其阳离子的极化力越强，阳离子的变形性越强，共价性 越强，电子越容 易跳跃，吸收光的波长越长，反射光的波长越短，颜色越深。反之，颜色越浅。如硫化物、MnO4-、CrO42-的颜色。 单质的颜色或焰色是由于价电子在分子的最高占有和最低末占有轨道上跳跃引起的， 其原子的半径越大， 电子越容易跳 跃，吸收光的波长越长，反射光的波长越短，颜色越深。反之，颜色越浅。如卤素单质的颜色。 2) 不同气体钢瓶的颜色 3）几种金属的硼砂珠颜色 三、化学之首三、化学之首 1首次合成的第一个稀有气体化合物是 Xe+PtF6-(橙黄色固体)。蔡斯盐 KPt(C2H4)Cl3是 1827 年人类制得的第一个不饱 和烃与金属的配合物。 2最早发现的具有放射性的元素是铀 (1896 年贝克勒)。以后的实验证明，原子序数大于 83 的所有元素都具有放射性。 原子序数小于 83 的元素有 2 个放射性元素，它们是 43 号元素锝(Tc)和 61 号元素钷(Pm)， 3在所有元素中： 原子半径最小的原子是：H(32pm) 宇宙中最丰富的元素是：氢 第一电离能最大的是：He(2372kJ mol-1) 第一电离能最小的是：Cs(376kJ mol-1) 第一电子亲合能最大的是：Cl(348.8kJ mol-l) 电负性最大的是：F(3.98) 电负性最小的是：Cs(0.79) 电负性差最大的是 F 与 Cs 电负性差最小的是 La 系元素 金属活泼性最强的是：Cs 非金属活泼性最强的是：F 原子序数最小放射性元素是：Tc 化合物种类最多的元素是：C 4在所有金属中： 密度最大的是：Os 密度最小的是：Li 硬度最大的是：Cr(9) 硬度最小的是：Cs(0.2) 熔点最高的是：W(3683K) 熔点最低的是：Hg 沸点最高的是：W(5933K) 熔、沸点差最大的是：Ga 导电、导热性最好的是：Ag 延展性最好的是：Au(lg 金可拉成 3 公里长的金丝或压成约 0.000lmm 厚的金箔) 5在所有物质中： 硬度最大的是：金刚石 (10)金刚砂次之 (9) 熔点最高的是：金刚石 (3843K) 6 在自然界的含量最多的元素是： O(48.6%)其余依次为 Si(29.5%)、 A1(8.05%)、 Fe(4.65%)、 Ca(2.96%)、 Na(2.5%)、 K(2.5%)、 Mg(1.87%)、H(0.9%)、Ti(0.45%)。 7无机酸中最强的酸是：HClO4 8非金属含氧酸中缩合性最强的酸是：H2SiO3 9最早的周期表是门捷列天周期表。 10西奇威克最早提出惰性电子对效应。 11维尔纳最早提出配合物理论 四四、易形成双聚体的物质、易形成双聚体的物质 (具有桥基结构具有桥基结构) 1AuCl3；AlCl3；FeCl3；NbCl5； 2(BH3)2 OO 五五、具有顺磁性的分子、具有顺磁性的分子 1A2型：O2和 B2 O2是所有双原子气体中唯一的一种具有偶数电子同时又显示顺磁性的物质，因 O2中有 2 个三电子 键。键级=2.5。 1 2 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 yxyxz PPPPPssss B2的分子轨道排布式： 1 2 1 2 2 2 2 2 2 1 2 1 zx PPssss 有 2 个单电子 键。 键级=1。 2AB 型：NO 和 OF NO 的分子轨道排布式： 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 xzyx ppppss KK 其中有 1 个三电子 键。键级=2.5 OF 的分子轨道排布式： 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 )()()()()()()( yxyxz pppppss KK 其中有 1 个三电子 键。 键级=1.5 3AB2型：NO2和 ClO2 NO2中心原子 N 采取等性 sp2杂化，分子中有 1 个单电子。 ClO2中心原子 Cl 采取 sp3杂化，分子中有 1 个单电子。 六六、物质的保存、物质的保存 1HNO3保存在棕色瓶中 HNO3 NO2+O2+H2O 2Hg2C12保存在棕色瓶中 Hg2C12 HgC12+ Hg 3KMnO4溶液保存在棕色瓶中 MnO4-+H+ MnO2+3O2+2H2O 4AgNO3保存在棕色瓶中 2 AgNO3 2Ag+2NO2+O2 5AgX 保存在棕色瓶中 2AgX Ag+X2 6NH4F、氢氟酸 HF 放在塑料瓶中 6HF+SiO2=H2SiF6+2H2O 7白磷浸在水中，红磷密封在干燥容器中 8金属钠、钾、钙、钡等存放在煤油中 9金属锂浸在液体石蜡或封存在固体石蜡中 10金属汞放在结实的瓷瓶中且汞面用水封存 11P2O5密封在干燥容器中 12NaOH 固体密封保存(易吸水、易与 CO2反应)。NaOH 溶液应盛放在塑料瓶中或带胶塞的玻璃瓶中。熔融 NaOH 用 银坩埚、铁坩埚或镍坩埚，不可用玻璃坩埚、瓷坩埚、石英坩埚（NaOH 与 SiO2生成 Na2SiO3）和铂坩埚 (在有氧化剂存在 的条件下，铂系金属与强碱熔融可变为可溶性化合物)。 七七、几种重要的混合物、几种重要的混合物 1CuSO4 5H2O、CaO 及 H2O 按 11100 配制的乳液称波尔多液。用作果园、农作物的杀虫剂、杀菌剂。其中 CuSO4 具有杀虫、杀菌作用，CaO 的作用是中和 CuSO4溶液的酸性。 22Cl2+3Ca(OH)2=Ca(ClO)2 CaCl2 Ca(OH)2 2H2O 所得产物称为漂白粉。其中 ClO-具有漂白作用。 3K2HgI4和 KOH 的混合溶液称为奈斯勒试剂。用于检验 NH4+。 NH4Cl +2K2HgI4+4KOH=Hg2NI H2O(红棕色) +KCl+7KI+3H2O 碘化氧氨基合二汞(1I) 4黄铜是 60%Cu 与 40%Zn 的合金；青铜是 80%Cu、15%Sn、5%7n 的合金；白铜是 50-70%Cu、18-20%Ni、13-15%Zn 的合金。钠汞齐是钠与汞的合金。14K 金的纯度是 50%，l8K 金的纯度是 75%；24K 金的纯度是 100%。 5ZnCl2的浓溶液称为熟镪水，可用做焊药。因 ZnCl2的浓溶液中有 HZn(OH)Cl2生成，有明显的酸性，能溶解 FeO， 常用作焊接金属的清洗剂和助熔除剂，既可除去铁表面的氧化物，又不损害金属表面，而且水分蒸发后，熔化的盐覆盖在金 属表面，使之不再氧化。 ZnCl2+H2O=HZn(OH)Cl2 FeO+2HZn(OH)Cl2=FeZn(OH)Cl22+H2O h h h h h 6NaOH 和 CaO 的混合物称为碱石灰，又称钠石灰。能吸收 CO2和水分，用作气体的干燥剂和 CO2的吸收剂。 7CaSO4和 Ca(H2PO4)2的混合物称为过磷酸钙。农业上用作磷肥。其中有效成分是 Ca(H2PO4)2。工业上用磷灰石矿粉 和浓硫酸按一定比例混合制得 Ca3(PO4)2+2H2S 适量)=CaSO4+Ca(H2PO4)2 81l 的 Na2CO3与 Na2O 的混合物常被用作高温氧化剂。 9H2和 CO 的混合气体称水煤气。可用作燃料，或用作合成氨、合成石油、合成甲醇的原料。 H2O(g)+C(赤热)=H2+CO 10K2Cr2O7与浓 H2SO4的混合液叫铬酸洗液。 K2Cr2O7+H2SO4=2CrO3（红色）+K2SO4+H2O 11实验室用食盐或氯化钙固体与水混合配制致冷剂，配制方法为下表所示： 实验室常用的冰盐致冷剂 盐 A/g T/ 盐 A/g T/ CaCl2 80 -11 NaNO3 59 -18.5 NaCl 33 -21.2 (NH4)2SO4 62 -19 KCl 30 -11 Na2S2O3 5 H2O 67.5 -11 NH4Cl 25 -15.8 CaCl2 6H2O 82 -21.5 NH4NO3 60 -17.3 CaCl2 6H2O 143 -55 注：A 为与 100g 冰(或雪)混合的盐的质量(g)，t 为最低制冷温度。 八八、重要的名词和概念、重要的名词和概念 1金属簇合物：含有 2 个或 2 个以上彼此以共价键合的金属原子的化合物。 2包合物：一种类型的一个或多个分子被包藏在另一种类型的分子所构成的孔穴或晶格中而形成的分子加合物。如环 糊精具有刚性筒状结构，可选择性地与许多客体分子形成包合物。 3非整比化合物：原子的相对数目不能用小整数比来表示的化合物。主要是 d 区钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、 钨、铁、锰等金属的氮化物、碳化物、硼化物、硅化物。如 Mn5Si3、Cr7C3等。其化学式不符合化合价规则。 4鳌合物：多齿配体与同一中心原子配位而形成一种具有环状结构的配合物。常见的多齿配体有碳酸根、乙二胺、草 酸根、EDTA 等。 5鳌合效应：由于鳌合环的形成而使鳌合物具有特殊稳定性的作用。 6多酸：由 2 个或 2 个以上含氧酸分子缩水而成的酸。多酸又分为同多酸和杂多酸： 同多酸：由 2 个或 2 个以上同一种类的含氧酸缩水而成的酸。如：焦磷酸、三磷酸、四偏磷酸和焦硫酸等。 杂多酸：由 2 个或 2 个以上不同种类的含氧酸缩水而成的酸。如：磷钼酸 H3P(Mo12O40)。 7多碱：弱碱性氢氧化物通过羟桥或氧桥结合而成的多核配阳离子。 8晶体场分裂能：中心原子的 d 轨道在晶体场作用下发生分裂，分裂后最高能级与最低能级的能量差称为晶体场分裂 能。 9晶体场稳定化能：由于晶体场的作用，d 电子进入分裂后轨道比分裂前轨道总能量下降的值。 10EAN 规则：又称有效原子序数规则。它是指在有机过渡金属化合物中，当金属原子的全部电子数与配体提供的 电子数的总和恰好等于金属所在周期中稀有气体的原子序数时，具有这种电子结构的分子是稳定的。如果只考虑价层电子， 则金属原子的价电子数加上配体提供的电子数应等于 18，所以又称为 18 电子规则。如：Ni(CO)4、Fe(CO)5、Cr(CO)6。 11反位效应：在有对称中心的金属配合物中，某一配体有使其对位的配休容易离去和取代的效应。 12Jahn-Teller 效应（姜-泰勒效应） ：在配位数为 6 的八面体配合物中，当 t2g和 eg是轨道全空、全满或半满时，d 电子 分布是对称的，其最稳定的构型是正八面体。如果 d 电子分布不对称，则八面体构型发生畸变，有长键和短键之别，这一现 象称 Jahn-Teller 效应。如 t2g3eg1、t2g6eg1、t2g1eg0等。 13惰性电子对效应：具有 ns2npx价电子构型的原子，随着 n 值的增大 ns2这对电子越来越难以参与成键的现象。 惰性电子对效应使得 p 区同族元素从上到下低氧化态（族数-2）稳定性依次增加，还原性依次减小；高氧化态（与族数 相同）稳定性依次减小，氧化性依次增加。如 BiO3-、PbO2、TiCl3有很强的氧化性。 14蓝移效应：由于溶剂效应或取代基作用，使吸光物质的最大吸收波长向短波的方向移动，这种现象称为蓝移效应。 15缔合：分子主要依靠氢键相互结合而形成分子集团的作用，它是一种可逆的不会引起化学性质改变的弱的作用。 16富勒烯：一类以 C60为代表，包括其他由多个碳原子组成的具有封闭笼状结构的碳分子的统称。 17氢桥键：由 2 个缺电子原子和 1 个氢原子形成的一种 3 中心-2 电子非定域键。 18自由基：是指具有未成对电子的物种。它可以是分子、原子或基团。 19链反应：通过活性中间体(自由基或原子)的不断再生而使反应像链条一样持续进行的一类复杂反应。 20分子筛：一类具有多孔结构的铝硅酸盐，其结构中有许多笼状空穴和通道，能可逆地吸收和放出小分子，但直径比 空穴大的分子被拒之于外，因它有筛选分子的作用，故称分子筛。 21同量异位素：具有相同质量数，但有不同核电荷数的元素互称为同量异位素。 22同位素丰度：同位素的原子数百分含量。 23 镧系收缩和锕系收缩： 镧系元素的原子半径和离子半径， 在总的趋势上随原子序数的增加而缩小的现象称镧系收缩。 锕系元素的原子半径和离子半径， 在总的趋势上随原子序数的增加而缩小的现象称锕系收缩。 锕系收缩一般比镧系收缩得大 一些。 24超酸：吉莱斯宾对超酸所下的定义是：比 100%H2SO4更强的酸称为超强酸。超酸大多由强质子酸和强路易酸混合 而成。衡量超强酸的强弱是看它与特定碱反应时，给予质子能力的大小。 HSO3F-SbF5是一种典型的超强酸，当两者的 物质的量比为 11 时，它比 100H2SO4强一千亿倍，它是一种极强的质子化作用试剂，在有机化学等方面越来越多地得 到应用。高氯酸比 100H2SO4强 10 倍属于超强酸。硝酸就不是超强酸。 25凝胶：由胶体粒子或线性大分子之间相互连接形成了立体网状结构，大量的溶剂分子被分隔在网状结构的空隙中而 失去流动性所形成的一种半固体状的特殊分散系。 26反应进度：一个用来衡量化学反应进行程度的物理量。当反应进行后，某一参与反应的物质的物质的量由始态 n1 变到终态 n2，则该反应的反应进度定义为 12 nn ( 为该物质在反应式中的化学计量数) 27溶剂化和去溶剂化：离子或极性分子在极性溶剂中，由于静电作用使溶剂分子在其周围作有序地排列的现象称溶剂 化。去溶剂化是溶剂化的逆过程，即破坏溶剂分子在溶质分子或离子周围的有序排列。 28盐析：在溶液中加入大量电解质，使溶质去溶剂化而析出的过程。 29拉平效应和区分效应：能够区分酸 (或碱)的强弱的作用叫区分效应。具有区分效应的溶剂叫区分溶剂。溶剂将酸 的强度拉平的效应称拉平效应，具有拉平效应的试剂称拉平溶剂。 溶剂不同，溶质的酸碱性不同。溶剂的酸性越强，溶质的酸性越弱，其共轭碱的碱性越强；相反，溶剂的碱性越强，溶 质的碱性越弱，其共轭酸的酸性越强。即：酸区分酸，碱区分碱；酸拉平碱，碱拉平酸。例：HAc 和 H2SO4在 HF 中分别表 现为碱性和酸性。 30同离子效应和盐效应 在弱电解质溶液中加入与该弱电解质具有相同离子的强电解质， 从而使电离平衡向降低弱电解质电离度的方向移动。 这 种影响称为同离子效应。 在弱电解质溶液中加入与该弱电解质无相同离子的强电解质，便弱电解质的电离度略有增加，这种影响称为盐效应。 盐效应比同离子效应小得多。 31对角线规则：在周期表中有数对处于相邻两个族的对角斜线上的元素它们的性质十分相似。即硼和硅、锂和镁、铍 和铝等，这种相似关系称为对角线关系，也称对角线规则。 32缓冲溶液：能够抵抗外加少量强碱或少量强酸或适当稀释而保持体系的 pH 相对稳定的作用叫缓冲作用，具有缓冲 作用的溶液叫缓冲溶液。缓冲溶液是一些共轭酸碱对。 缓冲原理是同离子效应。如：HAc H+ + Ac- NaAc Na+ Ac- 由于同离子效应，使 HAc 的电离度降低，这时溶液中有大量的 HAc 和 Ac-，H+离子浓度相对较低，当加入少量强酸时， 所电离出的少量 H+离子几乎全部与 Ac-生成 HAc，使溶液中H+基本保持不变，故 Ac-起到了抗酸的作用。当加入少量强碱 时，所电离出的少量 OH-离子几乎全部与 HAc 生成 H2O 与 Ac-，使溶液中H+基本保持不变，故 HAc 起到了抗碱的作用。 九九、物质的性质比较、物质的性质比较 1电解质聚沉溶胶的能力 (或聚沉值。聚沉能力越强，即聚沉值越小) 对负溶胶：阳离子电荷越高，水合离子半径越小，聚沉能力越强。如同浓度下列溶液的聚沉能力：AlCl3MgCl2KCl LiCl 对正溶胶：阴离子电荷越高，水合离子半径越小，聚沉能力越强。如同浓度下列溶液的聚沉能力：K4Fe(CN)6 K3Fe(CN)6Na2SO4AlCl3MgCl2NaClNaBr 2溶液的蒸气压、沸点、凝固点、渗透压 溶液中微粒的浓度越大，蒸气压越低，沸点越高、凝固点越低、渗透压越高。 例比较溶液的凝固点：NaCl、H2SO4、C6H12O6、HAc、K2SO4(浓度均为 0.05mol L-1)。 答：凝固点：C6H12O6HAcNaClH2SO4K2SO4 3原子半径 (约 10-8cm) 同一周期从左到右依次减小，且 IA 至 IIA 族变化幅度大，随后变化幅度逐渐减小。但从族BB 半径依次增 大，而后又减小。镧系铕 Eu(4f76s2)和镱 Yb(4f146s2)以及锕系镅 Am (5f77s2)锔 Cm (5f76d17s2)和锘 No(5f147s2)的原子半径也出 现”反常”。 同一族从上到下依次增大。且第二周期至第三周期变化幅度大，随后变化幅度逐渐减小。特别是副族第二和三过渡系 元素的原子半径几乎相等。这是由于镧系收缩的影响。 例：比较 B、C、Mg、Al、Si 的原子半径大小。 答：MgAlSiBC 例：下列元素中，原子半径最接近的一组是(D) (A) Ne、Ar、Kr、Xe (B) Mg、Ca、Sr、Ba (C) B、C、N、O (D)Cr、Mn、Fe、Co 4离子半径 同一元素，简单阴离子半径原子半径阳离子半径； 如 r： H-HH+ 同一主族，自上而下，电子层数增多，具有相同电荷的离子半径依次增大； 如 r： Li+Na+K+Rb+Cs+ F-Cl-Br-I- 同一周期从左到右，正离子的电荷数增大，半径减小；负离子的电荷数减小，半径减小； 如 r： Na+Mg2+Al3+Si4+ N3-O2-F- 同一元素的几种离子，高价离子半径小于低价离子半径; 如 r： Fe3+(60pm)Fe2+(75pm) 周期表中处于相邻两个族的左上方和右下方斜对角线上的正离子半径近似相等。 如 r： Li+(60pm)Mg2+(65pm) Na+(95pm)Ca2+(99pm) Sc3+(8lpm)Zr4+(80pm) 总的来讲，阴离子半径较大，约在 130250pm 范围内， 阳离子半径较小，约在 10170pm 范围内。 5(第一)电离能 a每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最小，最后一个元素(稀有气体)的第一电离能最大。 b从第一周期到第六周期，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的周期性变化，而且随周期序数增大，在大体上 呈现第一电离能变小的趋势。第一电离能大小是碱金属最活泼而稀有气体最不活泼的最主要原因。 c同一短周期从左到右第一电离能并非单调地增大。例如第二周期硼的第一电离能比铍的小，出现一个锯齿形变化； 随后有氧的第一电离能比氮小，又出现一个锯齿形。第三周期铝和镁、硫和磷之间也同样出现 2 个锯齿。 d同一长周期从左到右第一电离能的变化情况比较复杂，但总的看来，其中过渡金属(d 区和 ds 区) 第一电离能差别较 小，而过渡金属后(p 区元素)电离能差别较大。前者主要是由于过渡金属半径差别不大，后一元素多一个 d 电子和前一元素 少一个 d 电子对最外层的 s 电子的轨道能的影响不大。 后者主要是由于离去电子为 p 电子， p 电于构型变化时能量差别较大。 例：比较(第一)电离能：B、Al、C、N、O。 答：NOCBAl 6电子亲和能 同一周期，从左到右，电子亲和能逐渐增大。(Z *增大，r 减小)但价电子层处于半充满、全充满情况例外(如 IIA、VA 族 反常，小于相邻两族)。 同一族，从上到下，电子亲和能逐渐减小。但第二周期 p 区元素“反常” ，原因是其原于半径小，电子云密度高，对外 来电子的斥力大，故难得电子，会抵消部分电子亲和势； 如 E1(F)E1(Cl) El(O)E1(S) E1(N)E1(P) 例：比较电子亲和能：C、N、O、F、Cl 答：ClFOCN 7电负性电负性 同一周期，主族元素，从左到右，电负性依次增大，副族元素变化不规律，但总的趋势是增大。 同一主族，从上到下，电负性依次减小。但按阿莱-罗周电负性，第四周期元素反而比第三周期元素电负性大。 同一副族，从上到下，电负性变化较不规律，大致是 d 轨道电子数很少时，与主族规律相同，d 轨道电子数多时与主族 相反。可以认为，总的趋势依次增大，这是由于镧系收缩使得原子核对电子的吸引力增强所致。 8金属性、非金属性金属性、非金属性 同一周期，从左到右，金属性依次减弱，非金属性依次增强；但 ds 区的金属性：BB。 同一主族，从上到下，金属性依次增强，非金属性依次减弱。 同一副族，从上到下，金属性依次减弱 (第B 除外)。 在周期表中，氟的非金属性最强，铯的金属性最强。 9卤素单质的解离能卤素单质的解离能 Cl2Br2F2I2 10熔点、沸点熔点、沸点 a离子晶体：离子势 ( r Z )越大，晶格能(U)越大，熔、沸点越高。 b原子晶体：半径越小，共价键越强，熔沸点越高。 c分子晶体：分子间作用力 (取向力、诱导力、色散力、氢键越强，熔沸点越高。 d金属晶体：自由电子数越多，金属离子半径越小，金属键越强，熔沸点越高。 同一周期，从左到右(IAB)末成对电子数依次增加，金属键依次增强，熔沸点依次升高。但到了第B 族后，成单 电子数减少，金属键减弱，熔沸点降低。故第B 族金属键最强，熔沸点最高。 同一主族，从上到下，半径增大，金属键减弱，熔沸点降低。 同一副族，从上到下，Z *增大，熔沸点升高。 e、不同晶体：原子晶体离子晶体过渡型晶体分子晶体 如熔沸点：KFKClFeCl2FeCl3CI4CCl4。 11硬度 自由电子数越多，金属离子半径越小，金属键越强，硬度越大。碱金属碱和土金属硬度小，除 Be、Mg 外均可用小刀 切割。 12传导性 除碱金属外，大部分金属具有良好的导电、导热性。其中 Ag、Cu、Au、Al 的导电性居于前四位。 13摩尔熵 混乱度越大，摩尔熵值越大。如标准摩尔熵：I2(g)Cl2(g)O2(g)I2(s)Na(s)。 14，键角 先判断分子的几何构型，一般：直线形平面三角形四面体三角锥V 型(sp3)八面体。 几何构型相同时，一般：中心原子电负性越大，键角越大。配位原子电负性越大、键角越小。但同一元素的氟化物和 氢化物比较时应注意： 第二周期元素的氟化物的键角小于相应的氢化物， 而其他周期元素的氟化物的键角均大于相应的氢化 物。这是因为其他周期元素的氟化物可以形成 d-p 键，使得键角增大。 如键角：BeCl2BF3SiF4PH3SCl2SF6； OF2(103.2)OCl2(110.9)； OCl2(110.9)ClO2(117.6)； PF3(97.8)PH3(93.3)，而 NF3(102.4)NH3(107.3)；OF2(103.2)H2O (104.5) 15键长 半径越大，键长越长；键级越大，键长越短；键能越大，键长越短。 16键级、键能 键级=（成键电子数-反键电子数）/2。键级越大，键能越大；键长越短，键能越大。 17偶极矩 (或极性) 键的极性：电负性差越大，键的极性越强，偶极矩越大。 分子的极性：键的极性越强、分子越不对称，分子的极性越强，偶极矩越大。 分子对称，则没有极性，偶极矩为 0。如 O2、P4、CO2、SO3、CH4、PCl5、SF6等。 分子不对称，则有极性，偶极矩不为 0。如 O3、SO2、CH3Cl、PCl3、SF4等。 一种简单的方法：如果在分子中能找到 2 个轴，绕轴旋转 180 度，分子能重合则此分子是非极性分子。 分子构型相同，且均有极性，其极性的大小与键的偶极矩、孤对电子的偶极矩、键角的大小等有关。 如偶极矩：NH3NF3，因为 NF3中键的偶极矩与孤对电子的偶极矩方向相反，相互抵消；NH3中键的偶极矩与孤对电 子的偶极矩方向相同，相互加和。 18磁矩 (或磁性) 成单电子数越多，磁矩越大，磁性越强。 如磁矩：FeF63-Fe(H2O)62+Cr(H2O)63+Fe(CN)63-Ni(CN)42- 19溶液的H+或 pH 相同浓度的弱酸，Ka越大，H+越大，pH 越小。 相同浓度的弱碱，Kb越大，H+越小，pH 越大。 相同浓度的盐的H+：强酸弱碱盐弱酸弱碱盐弱酸强碱盐。 相同浓度的强酸弱碱盐：弱碱的 Kb越小，H+越大，pH 越小。 、 相同浓度的强碱弱酸盐：弱酸的 Ka越小，H+越小，pH 越大。 相同浓度的酸式盐：NaHSO4、NaH2PO4显酸性；Na2HPO4、NaHCO3显碱性。 如浓度均为 0.lmol L-1下列溶液的 pH：Na2SNaCNNH4CNNH4AcNH4Cl 20酸碱的强度 （1）酸的强度 a、无氧酸 (HR)的强度：R 的电子密度越大，与 H 结合越牢固，酸性越弱；反之酸性越强。即：同一周期，从左到 右酸性依次增强；同一主族，从上到下酸性依次增强。 b、含氧酸 (ROH)的强度：R 的离子势( r Z )越大，与 O 结合越牢固，O 与 H 结合越不牢固，酸性越强，反之酸性 越弱。 即：同一周期，从左到右酸性依次增强；如 HClO4H2SO4H3PO4H2SiO3；同一主族，从上到下酸性依次减弱；如 HNO3H3PO4H3AsO4H3SbO4；同一元素不同价态，价态越高酸性越强。如 HClO4HClO3HClO2HClO；同一元素 同一缩合酸的酸性大于单酸。如 H4P2O7H3PO4。 含氧酸中非羟基氧越多，酸性越强。如：H2SO3H6TeO6； c、一般常见强酸的顺序应记住：如酸的强度：HClO4HIHBrHClHNO3H2SO4 又如：H2SO3HSO4-H3PO4HNO2HFHAcH2CO3H2SNH4+HCNHCO3-HS- 又如：HMnO4H2SeO4H3PO4 （2）氢氧化物的碱性 同一周期从左到右氢氧化物的碱依次性减弱。如碱性 NaOHMg(OH)2；Cu(OH)2Zn(OH)2。 同一族从上到下氢氧化物的碱性依次增强。如 Zn(OH)2两性，Cd(OH)2弱碱性。 同一元素不同价态的氢氧化物，低价氢氧化物的碱性强，高低价氢氧化物的碱性弱。如碱性：Fe(OH)2Fe(OH)3。 21溶解性 F2O a相似相溶。溶质与溶剂结构越相似，溶解度越大。相对分子质量越接近，溶解度越大。 例离子型溶质在下列溶剂中溶解度最大的是(C)。 (A)C6H14 (B)CCl4 (C)CH3OH (D)(C2H5)2 例有两组物质：(l)He、Ne、Ar、Kr (2)CH4、C2H6、C5H12、C20H42。在每组中最易溶于苯的物质分别是 (C)。 (A)He、CH4 (B)Ar、C5H12 (C )Kr、C5Hl2 (D)Kr、C20H42 b溶剂分子与溶质分子形成氢键溶解度增大。如 NH3极易溶于 H2O。溶质分子形成分于间氢键，溶解度减小；形成分 子内氢键，溶解度增大。如在苯中的溶解度： c溶质的离子性越强，在水中的溶解度越大；共价性越强，溶解度越小。 如在水中的溶解度：AgFAgClAgBrAgI d溶质的晶格能越大，溶解度越小。 如溶解度： LiF（不溶）NaFKFCsF BeS（不溶）MgSCaSBaS e溶质的水合热越大，溶解度越大。 如溶解度： LiINaIKICsITlI BeCO3（溶）MgCO3CaCO3BaCO3 BeSO4（溶）MgSO4（溶）CaSO4BaSO4 f阴阳离子的匹配作用：大一大结合或小一小结合，溶解度小；大一小结合或小一大结合，溶解度越大。如重金属卤 化物的溶解度：MFnMClnMBrnMIn 因为 Mn+离子极化力强，X-离子变形性增大，卤化物的共价性增强，溶解度减 小（或 MFn是大一小结合溶解度较大，MIn是大一大结合溶解度较小） 。 g溶解性：Na2CO3NaHCO3；Ca(HCO3)2CaCO3；Ca(H2PO4)2CaHPO4；MCr2O7MCrO4； BaC2O4SrC2O4CaC2O4；CaCrO4SrCrO4BaCrO4；BaF2MgF2SrF2CaF2。 M(HSO4)2MSO4 例：当溶液的 pH 降低时，下列盐类溶解度变化最小的是 (C)。 (A)PbSO4 (B)ZnCO3 (C)PbCl2 (D)CaF2 h难溶物的溶度积常数越小，溶解度越小。应记住常见阳离子难溶物（如卤化物、硫化物、氧化物、氢氧化物及重要 盐类的溶度积常数。并了解这些难溶物可溶于哪些试剂中。 i单质的溶解主要掌握：单质的溶解主要掌握： 与水作用 金属在水中溶解的有碱金属、碱土金属和钪族。与水生成 H2和相应的氢氧化物。Be、Mg 不与冷水作用，与高温水蒸 汽作用；Li 与 H2O 作用时由于生成的 LiOH 难溶于水覆盖在金属表面而阻止反应进行。d 区(除第副族外)、ds 区及 p 区金 属在常温下都不与纯水作用（但 Fe、Co、Ni 在高温与水反应生成 Fe3O4、Co3O4、NiO） 。这主要是由于这些金属的活泼性 较弱或者在表面能生成一层氧化物保护膜。 但由于水中常溶有一些盐类及气体(如氧气、 二氧化碳等)， 而且金属常含有杂质， 在一定条件下会破坏某些金属的保护膜而产生电化学腐蚀。如 Pb 在有氧气存在下可缓慢生成 Pb(OH)2。铝的氧化膜保护性 能良好，在一般情况下铝不会发生电化学腐蚀，但在盐类(如氯化钠)溶液中这层氧化膜易被破坏，因而在盐水(如海水)中铝 易受腐蚀。 非金属单质中第主族(卤素)能与水发生反应。氟能剧烈地使水分解而放出氧： 2F2+2H2O=4HF+O2 氯与水作用生成盐酸和次氯酸 HClO： Cl2+H2O=HCl+HClO 在日光下分解得更快。溴、碘与水的作用和氯与水的作用相似，但依氯、溴、碘的顺序，反应的趋势或程度依次减小。 其它非金属单质在常温下都不与水作用。 与酸作用 与 HAc 作用：有空气存在，Pb+1/2O2+2HAc= Pb(Ac)2+H2O 与 HCl 作用：碱金属、碱土金属和钪族、Al、Sn、Pb、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Cd 与稀 HCl 反应生成低价氯化物 （SnCl2、CrCl2、FeCl2等）和 H2。 Cu 不与稀 HCl 作用，但与浓 HCl 作用：2Cu+8HCl(浓)=2CuCl43-+6H+H2 Ag 不与 HCl 作用，但与 HI 作用：2Ag+2HI=2AgI+H2 与 HNO3作用：Cu、Ag、Pd、Hg、V 及活泼金属。 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 3Hg+8HNO3(稀)=3Hg(NO3)2+2NO+4H2O 6Hg(过量)+8HNO3(稀)=3Hg2 (NO3)2+2NO+4H2O Fe、Al、Cr 在冷的浓 HNO3中钝化。 活泼金属与稀 HNO3作用生成铵盐，与较稀 HNO3作用生成 N2、N2O、NO 等，与浓 HNO3作用生成 NO2。如： 4Sn+10HNO3(稀)=4Sn(NO3)2+NH4NO3+3H2O 3Sn+4HNO3(浓)=SnO2 H2O +4NO2 与浓 H2SO4作用：Cu、Ag、Cr、Pb、Hg、Sn、Sb、Bi 等。 Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2O 2Ag+2H2SO4(浓)Ag2SO4+SO2+2H2O Hg+2H2SO4(浓)HgSO4+SO2+2H2O Sn+4H2SO4(浓)Sn(SO4)2+2SO2+4H2O Cr+ H2SO4(浓)=Cr2(SO4)3+3SO2+6H2O Sb+ H2SO4(浓) Sb2(SO4)3+3SO2+6H2O （Bi 同理） Pb 易溶于浓度大于 79%的 H2SO4中：Pb+H2SO4(79%)= Pb(HSO4)2+H2 Fe、Al 在浓 H2SO4中钝化。 与王水作用 Pt、Pd、Au Au+4HCl+HNO3=HAuCl4+NO+2H2O 3Pd+18HCl+4HNO3=3H2PdCl6+4NO+8H2O 3Pt+18HCl+4HNO3=3H2PtCl6+4NO+8H2O 与碱作用 与强碱作用：Al、Zn、Ge、Sn、Pb 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 Zn+2NaOH+2H2O=Na2Zn(OH)4+H2 Sn+2NaOH+2H2O =Na2Sn(OH)4+H2 Ge+2NaOH+H2O = Na2GeO3+2H2 与氨水作用：Zn+4NH3=Zn(NH3)42+ 与液氨作用：碱金属和 Ca、Sr、Ba 能溶于液氨溶液生成氨合离子和氨合电子。 Na(s)+(x+y)NH3(l)=Na(NH3)x+e(NH3)- 22热稳定性 (或分解温度) a无氧酸中成酸元素与氢的电负性差越大，氢化物越稳定，电负性差越小，氢化物越不稳定。即：周期表中同一主族 元素的无氧酸，从上到下稳定